軟件工程人才實踐培養模式探究

石兵 李連欣 饒文碧

摘 要：對軟件工程專業人才實踐創新培養模式進行探索，瞄準軟件工程專業人才培養急需解決的兩大教學難題，借鑒多元協同理念，開展一系列多層次的教學研究與改革，包括：推進多元協同的軟件工程實踐創新能力培養模式研究與實踐;以計算思維與程序設計、軟件工程和創新能力培養為主線，科學重組課程體系，整體優化教學內容，促進科教融合，構建開放式、多層次實踐教學體系;科教融合，校企合作，創建“以學生為中心”的實踐教學云平臺，推進虛實結合、開放共享學習模式改革。該探索對促進軟件工程專業發展、提高教學質量有較大作用和意義。

關鍵詞：軟件工程;實踐創新;教學改革

DOI：10. 11907/rjdk. 192421 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G434文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）007-0236-05

A Study on the Practice Training Model for Software Engineering Undergraduates

SHI Bing， LI Lian-xin， RAO Wen-bi

（School of Computer Science and Technology， Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China）

Abstract： This paper discusses and explores the practice innovation training for software engineering undergraduates with the aim to solve the two major teaching problems urgently needed to be solved in the training of software engineering professionals， and draws on a multi-level collaborative concept to carry out a series of multi-level teaching research. In more detail， this paper promotes the research of multi-disciplinary software engineering practice innovation ability training mode. Furthermore， this paper reorganizes the curriculum system based on computational thinking and programming skill， software engineering and innovation ability training， in order to optimize the teaching content as a whole and promote the integration of science and education， and build an open and multi-level practical teaching system. This paper also integrates science and education， school-enterprise cooperation， in order to create a student-centered practical teaching cloud platform， and promote the reform of the combination of virtual， real and open sharing learning model. This study can play an important role for promoting the development of software engineering and improving the quality of teaching.

Key Words： software engineering; practical training innovation; teaching reform

0 引言

當前，計算機技術已從初期的科學計算與信息處理進入到以移動互聯、物聯網、云計算與大數據為主要特征的新時代，新的商業模式和應用均依賴于各類復雜軟件系統。因此，培養具備系統能力的軟件工程專業人才已成為國內外教育專家的共識。國家創新體系建設進程與大學創新性人才培養力度息息相關。劉永彬等[1]指出各種新業態、新模式、新產品在國家創新驅動發展戰略背景下不斷涌現，這一現象有效激發了社會創造力并推動了國民經濟快速發展。在這種背景下，我國高校軟件工程專業提出構建與時俱進的人才培養模式、實踐創新能力培養體系，培養適應能力強、實干精神強、創新意識強，具有國際競爭力的人才。同時，工程實踐能力在軟件工程專業中也越發重要，實踐教學作為教學整體的重要組成部分，在培養學生創新意識、實踐能力、分析問題、解決問題的能力等方面起著不可替代的作用。

目前，國內外許多學者對軟件工程人才實踐培養模式進行了研究。Gou等[2]根據海外華文大學軟件工程專業自身情況，提出了一種軟件工程校企合作項目實踐培訓模式改革方案。它根據學生類型的不同而細分，并在校園、省外（省內）和國外（原地區）進行，使得高年級本科生充分了解企業需求，并不斷提高自身能力水平;Zhang等[3]以同濟大學工程能力訓練為導向，提出了一種計算機專業“多重耦合貫穿式”教學模式改革方案;Wei等[4]基于O2O學習模式構建以學習者為中心的教學改革框架，并取得了良好效果;謝雅等[5]提出了一種在新工科背景下的軟件工程課程教學改革整體框架，該框架從學習資源庫、教學團隊、角色課堂、評價體系4個方面構建了以學生為中心的“四位一體”的教學模式，以提高學生項目開發實踐能力，提高人才培養質量;張靖等[6]結合行業和企業需求，實施PTC（崗位、課程、能力）聯合培養，探索“四階段、四級”校企聯合培養軟件工程應用型人才模式和機制。本文探索與上述研究不同，主要借鑒多元協同理念，開展一系列多層次的教學研究與改革，包括：①推進多元協同的軟件工程實踐創新能力培養模式研究與實踐;②以計算思維與程序設計、軟件工程和創新能力培養為主線，科學地重組課程體系，整體優化教學內容，促進科教融合，構建開放式、多層次實踐教學體系;③科教融合、校企合作，創建“以學生為中心”的實踐教學云平臺，推進虛實結合、開放共享學習模式改革。

通過實踐創新培養模式建設，樹立以學生為中心的教育教學理念，尊重學生個性發展。培養具有軟件工程專業共有基礎知識，系統掌握軟件工程科學理論，在某一領域具有特長、具備創新意識和創新能力的軟件工程專業高級專門人才，培養具有創新意識和創新能力的高素質人才。

軟件工程專業是一個實踐性很強的專業，在實踐教學中，傳統培養模式遠遠不能滿足當前教育體制下的教學需要。為創新人才培養開創新局面，有必要探索創新實踐訓練的新模式。要推進以人為本的培養模式，根據學生個體差異及個性發展情況，組織多元化教學，營造有利于創新素質培養的良好環境。

1 實踐創新人才培養現狀

創新是計算機行業人才的一致追求，計算機技術的創新使軟件工程應用更加廣泛，也促進了計算機產業的快速發展。因此，實踐創新培養模式對于軟件工程人才培養具有十分重要的意義。培養具有創新能力的軟件工程人才有兩個急需解決的問題：①培養模式與教學內容滯后于軟件工程技術的快速發展，需要多元協同構建先進的人才培養模式、教學與實踐體系及平臺;②傳統培養體系主要以知識為導向進行構建，需要以能力導向觀和貫通思想實現課程體系及實踐教學體系改革。

針對上述問題，國內各高校紛紛結合自身特色對計算機相關專業實踐創新能力培養機制進行研究，如：哈爾濱工業大學計算機學院將企業培訓資源和科研成果融入大學人才培養環節，形成了具有特色的工程實踐教育模式和人才培養機制;南京大學在軟件工程專業人才培養機制、實踐教學體系方面進行了大量研究與實踐，并在此基礎上建設了國家級實驗教學示范中心;清華大學、北京航空航天大學、浙江大學、西北工業大學、國防科技大學、華中科技大學和武漢大學等以增強學生的系統設計與創新能力為重點，對計算機相關專業學生能力培養和實踐教學體系進行研究與實踐，取得了寶貴經驗，發揮了示范作用。

國內各高校無論是在軟件工程相關專業實踐教學模式構建、教學體系優化與實施，還是在實驗平臺搭建等方面都在不斷尋求改革與創新。武漢理工大學計算機科學與技術學院軟件工程專業旨在培養具有軟件工程領域扎實的基礎理論和系統的專業知識，能夠適應學科進步及軟件產業、信息產業和現代服務業需要的復合型創新人才，建設國內外有一定影響力的軟件工程研究與應用團隊，與實際應用領域相結合，形成面向領域和面向服務的方法與技術，促進成果轉化，發揮科研的社會價值。本文基于武漢理工大學學科特點和人才培養定位，對軟件工程專業人才實踐創新培養模式進行探索與實踐，瞄準軟件工程專業人才培養急需解決的兩大教學難題，借鑒多元協同理念，開展一系列多層次的教學研究與改革，在專業人才培養模式改革、實踐教學體系建設與改革、實驗平臺建設、教學方法改革等方面，推出一套提升軟件工程專業人才實踐創新能力培養質量的改革機制，為軟件工程專業建設與發展起到示范和帶動作用。

2 實踐創新培養模式探索

對于軟件工程人才實踐創新模式的探索與實踐，本文提出如下4點目標：與國家和地方行業需求、學校專業特色和優勢相結合，多元協同（學校與行業協同、學校與企業協同、教學與科研協同、多學科交叉等）創建軟件工程專業人才實踐創新能力培養新模式;依托產學研人才基地和實驗實踐教學平臺，以四類實踐能力（計算思維能力、程序設計能力、算法設計與分析能力和復雜軟件系統能力）與三類創新能力（工程創新能力、科研創新能力和交叉應用創新能力）培養為目標，以優秀教學團隊為支撐，對課程體系進行改革;建設開放式、多層次的實踐教學體系，依托科研優勢和校企合作機制，建設以學生為中心的實踐教學云平臺，為軟件工程專業的建設和發展起到示范和帶動作用，同時帶動其它計算機相關專業建設和改革，推動學生實踐創新能力整體提升。

2.1 研究并實踐多元化的軟件工程實踐與創新能力培養模式

創建“校研企”深度融合的協同育人新機制和多維度教學組織機制，在此基礎上，建立理論教學、實驗教學、科學研究、工程實踐相互滲透的教學模式，構建“校研企”協同教育平臺。

立足武漢理工大學三大行業特色及數字傳播工程特色的計算機交叉學科融合實踐創新人才培養模式，依托武漢理工大學湖北省交通物聯網重點實驗室工程中心，面向湖北省信息技術戰略性新興產業培育和傳統產業轉型升級，加強與學校“交通汽車”特色行業交叉融合，建設基于物聯網技術的車聯網、船聯網、物流信息管理等計算機實訓平臺。依托湖北省數字傳播工程中心、藏文化數字化國家工程中心、新聞出版廣電總局出版融合重點實驗室等，服務于國內首個開設的軟件工程（數字傳播工程）試點班建設，研究交叉學科人才培養模式，圍繞新媒體與數字傳播工程組建教學團隊建設，開設系列軟件工程與數字傳播工程學科交叉特色課程，同時邀請長江傳媒、湖北日報、廣電等企業導師合作授課，形成“產學研+交叉學科融合”的一體化生態閉環培養體系。

2.2 規劃重組課程體系，推進教學團隊建設并完善科教協同育人機制

以計算思維與程序設計、軟件工程系統和創新能力培養為主線重組軟件工程課程體系，整體優化教學內容，包括如下幾個方面：

（1）完善計算機大類培養模式與課程體系。前3學期統一設置大類平臺課程，著重于計算機基礎與系統的理解與應用，后5學期為專業核心與綜合教學階段，強調學生工程性、系統性、應用性、創新性和復雜工程問題解決能力培養。

（2）強調課程融合與創新。融合數學、思維、程序設計與算法等相關課程內容，從底層思維到形式化描述再到算法設計，構建計算思維及算法設計能力培養教學體系;融匯貫通軟件工程類課程知識體系，以復雜軟件系統設計為統一視圖，建立層次化、循序遞進、開放式的復雜軟件系統能力培養教學體系。

（3）強化多元合作的實驗實訓教學。與華為、中軟國際等企業合作，引入業界導師課程，通過線上線下結合方式，幫助學生走進產業前沿、了解行業發展，為培養具有創新能力、開拓意識的軟件工程人才奠定良好基礎。此外，在軟件工程卓越工程師班進行試點，與華為武研所深度合作探索理論課程共建、實習實訓共建等課程改革。

在優化課程體系基礎上，通過專業責任教授帶動、企業合作、國內外交流等方式，以計算思維、系統能力、創新能力培養為主線科學地建立課程群，重點打造計算思維與程序設計、復雜軟件系統能力培養、軟件工程創新創業能力培養等優秀教學團隊，形成勇于探索先進教學方法、服務于計算機教育改革和發展、致力于高素質創新人才培養、鍛煉高素質教學與學術骨干人才的良好氛圍，推進教學改革。在教學方法上，以學生為中心，引入面向問題式、案例驅動式、MOOC與翻轉課堂、探究式、突破時間和空間限制的開放式教學方法，培養學生創新思辨能力。

依托課程群建設教學團隊，從橫向和縱向兩個維度分別建立課程群團隊之間及內部教學研討平臺和機制，推動團隊教師之間的緊密合作，提高團隊教學質量;加強青年教學名師的培育和遴選，采用以老帶新、集體備課、鼓勵海外進修等方式提高教學能力;積極引導并將學科研究新進展、實踐發展新經驗、社會需求新變化、產業變革新技術引入教學內容，按照國家精品課程“雙萬計劃”相關標準與要求打造“金課”，提高教學質量。

在課程體系改革和課程教學團隊建設基礎上，科教融合推進科教協同育人機制。以高水平科學研究支撐高質量本科人才培養，完善學校科研考核評價制度，鼓勵和支持教師將最新科研成果及時轉化為專業教學內容，依托個人科研項目和科研成果，開發、開設新課程、新實驗項目，出版學科前沿領域新教材;鼓勵教師指導學生進行科技創新實踐訓練，組織學生開展畢業實習、畢業設計;繼續推進科研基地向本科生開放，為本科生參與科研創造條件，推動學生早進課題、早進實驗室、早進團隊，為本科生參與科研創造條件，建立科教融合、相互促進的協同培養機制;鼓勵和支持教師利用科研成果、專利與學生創業團隊合作開展師生共創，推進科技成果轉化，打造有影響力的大學生創業團隊和創業企業。

2.3 構建開放式、多層次實踐教學體系

與培養目標和理論教學相呼應，系統地統籌規劃實驗課程體系和教學內容，建立開放式、多層次實踐教學體系，為學生提供一種全面的能力培養方案和個性化成長途徑，具體如圖1所示。

在專業基礎能力形成階段，以加強計算思維與算法設計、軟件編程基礎能力培養為主線進行課程設置，并與華為等企業合作建設編程思想、編程規范、軟硬件貫通實驗等課程。

在自主與綜合能力培養階段，按照貫通思路設計系列課程及實驗實踐環節，通過大型軟件工程項目實訓、傳播大數據技術綜合實訓、企業協同復雜軟件系統綜合實訓等環節訓練學生對復雜工程問題的架構、綜合設計和求解能力，并以第二課堂為補充進行自主與綜合能力訓練。

在創新能力培養階段，依托科研優勢及與大型企業合作，將先進的科研成果和企業工程技術轉化為教學資源，同時以科技創新競賽為牽引、以實訓環節和創新創業活動為基礎，強化軟件工程科技創新、工程創新和交叉應用創新能力培養。

圖1 開放式、多層次實踐教學體系

2.4 集成創建開放運行的實踐教學云平臺

結合通識、基礎、創新等不同層面的實驗教學需求，利用云計算及虛擬化等技術，集成構建能夠提供個性化服務、實驗環境規范、開放程度高、以學生為中心的實踐教學云平臺體系。該體系包括5個子平臺和1個覆蓋全中心的實踐教學云平臺，5個子平臺分別是：計算機公共基礎、計算系統與軟硬件基礎、復雜軟件系統設計與開發、工程創新能力培養、創新創業實訓平臺。

通過科教結合、校企合作，整合教學資源，分階段建設武漢理工大學軟件工程實踐教學網上資源，包括：計算機公共基礎和個性化課程類、軟件工程專業基礎類、專業綜合類、創新創業類等。借助該平臺，學生可以在任何時間、任何地點、任何終端進行在線學習、實驗、作業提交等活動，實現基于云平臺的開放式實驗教學與管理，同時支持實驗的自助式服務、實驗課程跨學期彈性實施。

建立基于實踐教學云平臺的能力評估機制，依托云平臺整合各類資源，對學生的課程學習/實驗/實訓/競賽/創新活動等進行記錄和軌跡跟蹤，通過相應數據分析和挖掘技術，掌握學生的能力成長路徑、學習情況等信息，構建社會需求、實踐項目、能力達成度、創新創業能力等評估和信息反饋機制，為教學過程的持續改進提供數據依據，促進學生實踐創新能力培養機制的不斷完善。

按照本科教育課程建設新要求，打造“高階性、創新性、挑戰度”的虛擬仿真“金課”，課程內容反映前沿性和時代性，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維。軟件工程專業積極建設國家虛擬仿真實驗教學項目，拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平，進一步破解實驗實訓難點問題。

3 實踐創新培養模式的實施方案

軟件工程專業人才實踐創新能力培養機制主要分為三大模塊：以能力導向觀創新多元化人才培養模式、以系統教育觀改革課程體系和多層開發的實踐教學體系、以學生主體觀創建先進的教學平臺、資源和方法，具體實施方案如圖2所示。

在上述方案中，著重結合武漢理工大學行業優勢和特色，深化與華為公司、中軟國際等行業領軍企業合作，建設軟件工程專業面向可持續競爭力的人才培養體系。強化“武漢理工大學-華為公司ICT創新人才中心”、“武漢理工大學—中軟國際國家級實踐教育基地”建設，建設校院兩級校企聯合培養基地，為學生實踐與創新能力培養提供工程教育生態環境，與華為、百度等世界500強企業合作， 加強實踐教學內容的工程性、綜合性、先進性、創新性，打造實驗實訓精品課程。借助教育部修購計劃和企業力量，建設國內領先的“軟件工程”專業實驗實踐平臺，在實踐教學體系、實驗條件、實驗課程、教學團隊、開放運行模式與管理機制等方面強化湖北省計算機實驗教學中心建設。推進湖北省交通物聯網重點實驗室、湖北省數字傳播工程中心等科研基地向本科生開放，提升學生創新精神和科研能力。指導學生參加課外科技競賽活動，并舉辦省級以上的專業品牌大賽。建設軟件工程（數字傳播方向）試點班和軟件工程（卓越工程師）試點班，實踐“學科交叉+科教協同+校企協同”工程化育人模式，突出科技創新能力和交叉應用創新能力培養。

進一步豐富“軟件工程概論”“信息安全概論”“多媒體技術與數字傳播概述”等一系列通識課程內容，加強文化素質類選修課程建設，打造高質量的專業通識教育課程群;按照系統化教育和貫通教學思路，建設程序設計、計算思維與算法設計、計算機系統、數字傳播工程和大數據等專業教育課程群，并與華為、中軟國際、亞馬遜、高通等知名企業合作，依托科研成果和國家級實踐教學基地，強化課程內容的工程性綜合性、先進性和可持續性;依托“交通物聯網技術湖北省重點實驗室”“湖北省數字出版工程技術研究中心”等研究和工程基地，設立“創新創業”特色課程群。同時，聘請行業知名企業導師，植入“專業教育”“職業教育”等課程。

4 結語

本文對軟件工程人才實踐創新培養模式進行了探討，結合國家和地方行業需求、學校專業特色和優勢，制定了以能力培養導向的實踐教學體系為主線，以創建多元化協同育人模式為重點，以實踐創新教學云平臺為支撐的多元合作、深度融合、協同創新的軟件工程專業人才實踐培養模式和具體改革內容，制定了實施方案。基于本文提出的軟件工程創新實踐培養模式，將進一步提升人才培養質量，為社會培養出大量優秀的具有突出創新能力的軟件工程專業人才。

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（責任編輯：孫 娟）